Surface Engineered Surgical Tools and Medical Devices pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Jackson, Mark J. (EDT)/ Ahmed, Waqar (EDT)

出品人:

页数:616

译者:

出版时间:2007-7

价格:$ 202.27

装帧:HRD

isbn号码:9780387270265

丛书系列:

图书标签:

• 表面工程
• 手术工具
• 医疗器械
• 生物材料
• 涂层技术
• 材料科学
• 生物医学工程
• 纳米技术
• 表面改性
• 医疗设备

《前沿生物材料与植入物设计》 导论：材料科学在现代医学中的革命 本书深入探讨了用于下一代手术器械和体内植入设备的生物材料的最新进展与未来方向。我们聚焦于如何通过精密的材料选择、结构设计和表面改性，来克服现有医疗器械在生物相容性、机械性能以及长期稳定性方面面临的挑战。不同于传统的单一材料应用，本书强调多学科交叉的视角，将材料学、生物学、力学以及制造工艺紧密结合，以期实现更安全、更高效的临床应用。 第一部分：先进生物材料的特性与分类 本部分详细介绍了当前在生物医学领域占据核心地位的几类关键材料，并着重分析了它们在特定应用中的优势与局限。 第一章：高分子材料在生物医学中的演变 高分子材料因其优异的可加工性、可调控的降解速率以及良好的柔韧性，在软组织工程和药物缓释系统中占据重要地位。我们考察了聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）及其共聚物（PLGA）在可吸收缝合线、临时支架和药物载体方面的最新研究。重点讨论了如何通过控制分子量分布和聚合方式，精确调控其水解速率和机械性能，以匹配不同组织愈合的时间窗口。此外，对聚己内酯（PCL）等长效生物可降解材料在三维支架构建中的应用也进行了深入分析。书中还涵盖了新型功能化水凝胶的研究，特别是那些能够响应外部刺激（如pH值、温度或光照）而改变形态或释放活性分子的智能水凝胶，它们在伤口敷料和活体细胞封装中的潜力被详细阐述。 第二章：金属合金的生物力学优化 尽管陶瓷和高分子材料日益受到关注，但金属合金（如钛合金、不锈钢和钴铬合金）仍是承重型植入物，如骨科内固定装置和关节置换件的首选。本章深入剖析了这些合金在体内的腐蚀行为、疲劳寿命以及与骨组织的界面反应。我们探讨了如何通过晶粒细化技术、热机械处理和微观结构控制，来提高这些合金的抗疲劳断裂性能，并降低离子释放引起的毒性反应。特别关注了新型形状记忆合金（SMA），如镍钛合金（Nitinol），在微创介入治疗器械（如血管支架和导丝）中的应用，分析了其“伪弹性”和“形状记忆”效应的机制及其在器械功能实现中的关键作用。 第三章：陶瓷与复合材料的生物惰性与活性 生物陶瓷，如羟基磷灰石（HAp）和生物活性玻璃，因其与骨骼和牙齿的化学相似性，在骨修复领域显示出无与伦比的优势。本书不仅回顾了这些材料的生物惰性，还详细介绍了如何设计具有骨诱导能力的活性陶瓷表面。对于复合材料，我们着重分析了纤维增强复合材料（如碳纤维增强聚合物）在需要高强度和低密度的植入物中的应用潜力，探讨了界面粘结强度对整体性能的决定性影响。此外，书中也涉及了用于构建仿生组织的纳米级陶瓷颗粒在涂层技术中的前沿应用。 第二部分：制造工艺与结构控制 先进材料的性能受制于其微观结构和宏观形状。本部分聚焦于如何利用尖端制造技术实现对材料形态和结构的精确控制，以满足复杂的生物医学功能需求。 第四章：增材制造（3D打印）在医疗器械中的革新 增材制造技术，尤其是选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）以及光固化立体印刷（SLA），正在彻底改变植入物制造。本章详细对比了不同3D打印技术在处理生物材料时的适用性、精度和成本效益。我们特别关注了多孔结构的设计，阐述了如何通过优化打印参数来控制孔隙率、连通性和孔径分布，以促进血管化和骨小梁的生长。关于金属植入物的打印，书中讨论了残余应力管理、表面粗糙度对细胞粘附的影响，以及后期热处理在恢复材料机械性能中的关键作用。 第五章：表面工程：界面的决定性因素 生物材料在体内的性能往往取决于其与宿主环境的交界面。本章系统地介绍了用于调控界面行为的各种表面工程技术。内容涵盖了等离子体处理、化学气相沉积（CVD）、脉冲激光沉积（PLD）等技术，用于在基底材料上沉积超薄的生物活性涂层。我们详细讨论了如何通过表面微纳结构的刻蚀或沉积来模拟细胞外基质（ECM）的物理环境，以引导细胞的定向迁移、增殖和分化。此外，生物分子固定化技术，如接枝特定肽段或生长因子到材料表面，以实现靶向信号传导，也是本章的重点。 第三部分：功能化与智能响应系统 现代医疗器械不再仅仅是被动的替代物，而是需要具备主动感知和响应周围生理环境的能力。 第六章：药物载体与可控释放系统 本章探讨了如何将药物传递功能集成到植入物或器械本身。我们研究了聚合物基质、脂质体和纳米粒作为药物载体的设计原理。关键在于实现对释放动力学的精确控制——无论是零阶、一级还是双相释放模型，都必须与治疗目标相匹配。书中还分析了近场激活的药物释放策略，例如利用超声波或磁场来触发植入物内部的药物释放，从而实现对治疗区域的局部高浓度给药，减少全身毒副作用。 第七章：生物传感与监测集成 为了实现植入物的长期可靠性监测，功能性生物传感器的集成至关重要。本章介绍了如何将电化学传感器、光学传感器或压电材料集成到植入物结构中，用于实时监测pH值、氧气浓度、温度或机械应力。我们探讨了这些集成传感器所面临的生物相容性封装挑战，以及如何确保信号的稳定性和长期漂移的最小化，从而为评估植入物周围组织的健康状态提供连续、可靠的数据流。 结论与展望 本书最后部分总结了当前研究的瓶颈，并对未来十年生物材料和器械设计的发展趋势进行了预测。重点指出跨学科人才培养的重要性，以及加速从实验室原型到临床应用的转化路径优化，以期为下一代更智能、更具生物相容性的手术器械和植入物奠定坚实的理论与技术基础。

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